Корпус Pentax K-S1 легкий, компактный, его дизайн был разработан совместно с компанией Ziba Tokyo. Важно, что, создав уникальный дизайн, специалисты оставили важнейшие элементы нетронутыми, например, сохранили полноразмерную пентапризму.
Важные управляющие элементы камеры имеют LED-подсветку: кнопка включения/выключения, переключатель режимов, кнопка подтверждения «ОК» и рукоятка в целом. Подсветка кнопки включения, к примеру, светится зеленым цветом в момент фотосъемки, а если перевести камеру в видеорежим, кнопка будет подсвечена красным цветом. При активации функции определения лиц фотокамера сообщит, сколько человек она обнаружила, зажигая соответствующее их количеству число светодиодов.
Pentax K-S1 оснащена 20,1 Мп CMOS-сенсором последнего поколения. Как и в старших моделях зеркальных камер Pentax, в K-S1 убран антимуаровый фильтр (Anti-aliasing), что значительно увеличило резкость и детализацию снимков. Благодаря совместной работе сенсора и новейшего высокопроизводительного процессора PRIME MII, фотокамера позволяет получать фотографии с проработанными деталями даже на высоких значениях ISO до 51200.
K-S1 может похвастаться топовым в своем классе затвором со скоростью 1/6000 сек, обеспечивающим резкое изображение даже движущихся объектов, что, в сочетании с функцией непрерывной съемки 5,4 кадра в секунду, дает возможность «заморозить» момент.
В Pentax K-S1 реализована новая система автофокусировки SAFOX IXi+, включающая 11 датчиков, в том числе 9 крестообразных в центре. В условиях плохой освещенности работает светодиодная подсветка, которая создает освещение объекта съемки для уверенной фокусировки. Следящий автофокус дает возможность «вести» выбранный объект съемки, даже если он перемещается из заданной области, при помощи работы датчиков фокусировки, расположенных по соседству от активных в данный момент. Функция удержания автофокуса позволяет зафиксировать фокусировку, единожды поймав объект, даже если он на время теряется из вида системы AF.
На тыльной панели камеры расположен широкоформатный ЖК-дисплей с высоким разрешением 921 000 точек для просмотра отснятого материала и построения композиции в режиме Live View.
Фотоаппарат записывает клипы с разрешением Full HD (1920 x 1080 пикселей; 30/25/24 кадров в секунду) в формате H.264. Для улучшения записи звука в момент съемки используется встроенный стереомикрофон.
Pentax K-S1 поставляется как в базовых цветах (черный, синий, белый), так и в специально разработанных для этой модели оттенках (коллекции «Ткань» и «Ночное небо»).